KR20190117791A - 경사 회절 격자를 채용한 일방성 백라이트, 멀티뷰 디스플레이, 및 방법 - Google Patents

경사 회절 격자를 채용한 일방성 백라이트, 멀티뷰 디스플레이, 및 방법 Download PDF

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Abstract

일방성 백라이트 및 일방성 멀티뷰 디스플레이는 일방성 방향을 갖는 지향성 광빔을 제공하도록 구성된 일방성 회절 요소 어레이를 채용한다. 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소는 광 가이드에서 안내된 광의 회절 산란에 의해 지향성 광빔을 제공하도록 구성된 경사 회절 격자를 포함한다. 일방성 멀티뷰 디스플레이는 일방성 방향을 갖는 멀티뷰 이미지로서 복수의 지향성 광빔을 변조하도록 구성된 광 밸브를 더 포함한다.

Description

경사 회절 격자를 채용한 일방성 백라이트, 멀티뷰 디스플레이, 및 방법
관련출원에 대한 상호참조
이 출원은 전체 내용이 본원에 참조로 포함되는 2017년 4월 4일에 출원된 미국 가특허 출원번호 62/481,625에 대한 우선권을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이는 다양한 디바이스 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 유비쿼터스적인 매체이다. 가장 일반적으로 채용되는 전자 디스플레이는 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계발광 디스플레이(EL), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(EP), 및 전기기계적 또는 전기유체 광 변조(예를 들면, 디지털 마이크로미러 디바이스, 일렉트로웨팅 디스플레이, 등)를 채용하는 다양한 디스플레이를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공된 광을 변조하는 디스플레이)로서 유별될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 자명한 예 중에는 CRT, PDP, 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 전형적으로 수동으로서 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소모를 포함하지만 이에 국한되지 않는 유익한 성능 특징을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 없기 때문에 많은 실제 응용에서 다소 제한된 사용을 발견할 수 있다.
방출광과 관련된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 결합된다. 결합된 광원은 이들 다른 수동 디스플레이를 광을 방출하여 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하게할 수 있다. 이러한 결합된 광원의 예는 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 다른 수동 디스플레이 뒤에 놓여지는 광원(종종 패널 백라이트)으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어서 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트는 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 이어 컬러 필터는 백색광을 디스플레이에서 사용되는 다양한 색으로 변환하기 위해 사용된다. 컬러 필터는, 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에(덜 일반적인) 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 놓여질 수 있다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면에 도시된 예와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 사시도이다.
도 1b는 본원에 설명된 원리에 따른 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2a는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 경사진 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 4c는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 이중-모드 디스플레이의 블록도이다.
도 6은 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 백라이트 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 도시된 특징에 추가되거나 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본원에서 설명된 원리에 따른 예 및 실시예는 일방성 백라이팅을 채용하는 일방성 멀티뷰 디스플레이 및 이중-모드 디스플레이 뿐만 아니라 일방성 백라이팅을 제공한다. 특히, 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예는 경사 회절 격자를 포함하는 일방성 회절 요소를 채용하는 일방성 백라이트를 제공한다. 일방성 회절 요소는 일방성 방향을 갖는 지향성 광빔으로서 일방성 백라이트로부터 광을 산란시키도록 구성된다. 즉, 다양한 실시예에 따라, 일방성 회절 요소의 경사 회절 격자는 백라이트의 일측으로부터만 광을 우선적으로 지향시키거나 산란시킨다. 일부 실시예에서, 일방성 회절 요소는 일방성 또는 '일측' 방향으로 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔으로서 광을 산란시키도록 구성된 일방성 멀티빔 요소로서 작용할 수 있다. 복수의 지향성 광빔은, 예를 들어, 다측성 멀티빔 디스플레이의 다양한 뷰 방향에 대응하는 방향을 가질 수 있다.
여기서, '2차원 디스플레이' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는(즉, 기정의된 뷰 각도 또는 2D 디스플레이의 범위 내에서) 방향에 관계없이 실질적으로 동일한 이미지의 뷰를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 스마트 폰 및 컴퓨터 모니터에서 볼 수 있는 종래의 액정 디스플레이(LCD)가 2D 디스플레이의 예이다. 본원에서 대조적으로, '멀티뷰 디스플레이'는 상이한 뷰 방향에서 또는 이로부터 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 특히, 상이한 뷰는 멀티뷰 이미지의 장면 또는 객체의 상이한 사시적 뷰를 나타낼 수 있다. 본원에 기술된 일방성 백라이팅 및 일방성 멀티뷰 디스플레이의 사용은 모바일 전화(예를 들어, 스마트폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 실질적으로 비-모바일 뿐만 아니라 다양한 다른 모바일 디스플레이 응용 및 디바이스를 포함하는데, 그러나 이에 제한되지 않는다.
도 1a는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 스크린(12)은, 예를 들어, 전화(예를 들어, 모바일 전화, 스마트폰, 등), 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 임의의 다른 디바이스의 전자 디스플레이의 디스플레이 스크린일 수 있다.
멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향(16)으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)를 제공한다. 뷰 방향(16)은 다양한 상이한 주 각도 방향으로 스크린(12)으로부터 연장하는 화살표로서 도시되었는데; 상이한 뷰(14)는 화살표의 말미에 음영 다각형 박스로서 도시되었고(즉, 뷰 방향(16)을 묘사하는); 모두가 제한이 아닌 예로서, 4개의 뷰(14)와 4개의 뷰 방향(16)만이 도시되었다. 상이한 뷰(14)가 스크린 위에 있는 것으로서 도 1a에 도시되어 있지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이될 때 뷰(14)는 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 근처에 나타나는 것에 유의한다. 스크린(12) 상에 뷰(14)를 도시한 것은 단지 설명의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응하는 뷰 방향(16) 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내려 한 것이다. 2D 디스플레이는 2D 디스플레이가 일반적으로 멀티뷰 디스플레이(10)에 의해 제공되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)와는 반대로 디스플레이되는 이미지의 단일 뷰(예를 들어, 뷰(14)와 유사한 하나의 뷰)를 제공하도록 구성되는 것을 제외하고, 멀티뷰 디스플레이(10)와 실질적으로 유사할 수 있다.
뷰 방향 또는 등가적으로 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 광빔은 일반적으로, 본원의 정의에 의해, 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다. 각도 성분(θ)은 본원에서 광빔의 '고도 성분' 또는 '앙각'이라고 지칭된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '어지무스 성분' 또는 '어지무스 각'이라 지칭된다. 정의에 의해, 앙각(θ)은 수직면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린 평면에 수직한)에서의 각도이고, 어지무스 각(φ)은 수평면에서의 각이다(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린의 평면에 평행한).
도 1b는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a에서 뷰 방향(18))에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분 {θ, φ}의 그래픽 표현이다. 또한, 광빔(20)은, 본원에서 정의에 의해, 특정 점으로부터 방출되거나 나온다. 즉, 정의에 의해, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점과 연관된 중심 광선을 갖는다. 도 1b는 또한 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본원에서, '멀티뷰 이미지' 및 '멀티뷰 디스플레이'라는 용어에서 사용되는 '멀티뷰'라는 용어는 상이한 퍼스펙티브를 나타내는 또는 복수 뷰의 뷰들 사이의 각도 디스패리티를 포함하는 복수의 뷰로서 정의된다. 또한, 본원에 정의에 의해, 본원에서 '멀티뷰'라는 용어는 명시적으로 2개 이상의 상이한 뷰(즉, 최소 3개의 뷰 및 일반적으로 3개 이상의 뷰)를 포함한다. 따라서, 본원에서 채용되는 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 2개의 상이한 뷰만을 포함하는 스테레오스코픽 디스플레이와는 명백하게 구별된다. 그러나, 멀티뷰 이미지 및 멀티뷰 디스플레이는 2개 이상의 뷰를 포함하지만, 본원에 정의에 의해, 멀티뷰 이미지는 동시에 보기 위해 멀티뷰 뷰중 2개만을 선택함으로써(즉, 눈마다 하나의 뷰) 스테레오스코픽 이미지 쌍으로서 보여질 수 있는 것에(즉, 멀티뷰 디스플레이 상에) 유의한다.
'멀티뷰 픽셀'은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 상이한 뷰들의 각 뷰 내 '뷰'를 나타내는 픽셀 세트로서 본원에서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각에서 뷰 픽셀에 대응하거나 이를 나타내는 개개의 픽셀을 가질 수 있다. 또한, 멀티뷰 픽셀의 픽셀은, 본원에 정의에 의해, 각 픽셀이 상이한 뷰 중 대응하는 것의 소정의 뷰 방향과 관련된 점에서 소위 '지향성 픽셀'이다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따라, 멀티뷰 픽셀의 픽셀로 나타내어지는 상이한 뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각에서 등가의 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치 또는 좌표를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 각각에서 {x1, y1}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있는 반면, 제2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰 각각에서 {x2, y2}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있다, 등등.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰를 갖는 멀티뷰 디스플레이와 연관하여 64개의 픽셀을 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 뷰 어레이(즉, 32 뷰)를 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32 픽셀(즉, 각각의 뷰에 대해 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 상이한 픽셀은, 예를 들어, 64개의 상이한 뷰에 대응하는 뷰 방향들 중 하나의 상이한 방향에 대응하는 연관된 방향(예를 들어, 광빔 주 각도 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 다수의 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 디스플레이 뷰에서 다수의 '뷰' 픽셀(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀)과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 뷰가 640 x 480 뷰 픽셀(즉, 640 x 480의 뷰 해상도)을 포함한다면, 멀티빔 디스플레이는 307,200 개의 멀티뷰 픽셀을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 뷰가 100 x 100 픽셀을 포함할 때, 멀티뷰 디스플레이는 총 10,000(즉, 100 x 100 = 10,000)의 멀티뷰 픽셀을 포함할 수 있다.
본원에서, '광 가이드'는 전반사를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 여러 예에서, 용어 '광 가이드'는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 이 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 전반사를 채용하는 유전체 광학 도파로를 지칭한다. 정의에 의해, 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬랩 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 몇몇의 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 종종 '슬랩' 가이드라고 불리는 조각식 또는 차등적인 평면층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 서로 대향하는 표면들)에 의해 경계된 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 상면 및 하면은 모두 서로 분리되어 있고, 적어도 차등 감각으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행 또는 공면이다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한된다), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1차원 또는 직교하는 2차원에서 만곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원에서 만곡되어 원통 형상 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은 전반사가 광을 안내하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본원에서, '각도-보존 산란 피처' 또는 등가적으로 '각도-보존 스캐터러'는 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 각도 스프레드를 산란된 광에서 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란하도록 구성된 임의의 피처 또는 스캐터러이다. 특히, 정의에 의해, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드(σ)의 함수이다(즉, σS = f(σ)). 일부 실시예에서, 산란광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σS= ασ이고 α는 정수). 즉, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란광의 각도 스프레드(σS)은 입사광 각도 스프레드(σ)와 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σS
Figure pct00001
σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일하거나 일정한 회절 피처 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도-보존 산란 피처의 예이다. 대조적으로, 일반적인 디퓨저(예를 들어, 램버시안 산란을 갖는 또는 이에 근사한) 뿐만 아니라 램버시안 스캐터러 또는 램버시안 반사기는, 본원에서 정의에 의해, 각도-보존 스캐터러가 아니다.
여기에서, '편광-보존 산란 피처' 또는 등가적으로 '편광-보존 스캐터러'는 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 편광 또는 적어도 편광 정도를 산란광에 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란시키도록 구성된 임의의 피처 또는 스캐터러로서 정의된다. 따라서, '편광-보존 산란 피처'는 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 편광 정도가 산란광의 편광 정도와 실질적으로 동일한 임의의 피처 또는 스캐터러이다. 또한, 정의에 의해, '편광-보존 산란'은 산란되는 광의 소정의 편광을 보존하거나 실질적으로 보존하는 산란(예를 들어, 안내된 광의)이다. 산란되는 광은 예를 들어 편광된 광원에 의해 제공된 편광된 광일 수 있다.
본원에서, '일방성 백라이트', '일방성 회절 산란 요소', 및 '일방성 멀티빔 요소'에서와 같이 '일방성'이라는 용어는 제2 측에 대응하는 또 다른 방향과는 반대로 제1 측에 대응하는 '한쪽으로' 또는 '우선적으로 일방향으로'를 의미하는 것으로서 정의된다. 특히, '일방성 백라이트'는 제1 측에 대향하는 제2 측이 아니라 제1 측으로부터 광을 방출하는 백라이트로서 정의된다. 예를 들어, 일방성 백라이트는 대응하는 제2(예를 들어, 음의) 반-공간으로가 아니라 제1(예를 들어, 양의) 반-공간으로 광을 방출할 수 있다. 제1 반-공간은 일방성 백라이트 위일 수 있고 제2 반-공간은 일방성 백라이트 아래일 수 있다. 이에 따라, 일방성 백라이트는, 예를 들어, 일방성 백라이트 위인 영역 내로 또는 방향 쪽으로 광을 방출할 수 있고, 일방성 백라이트 아래인 또 다른 영역 내로 또는 또 다른 방향 쪽으로는 광을 거의 또는 전혀 방출하지 않을 수 있다. 유사하게, 일방성 회절 산란 요소 또는 일방성 멀티빔 요소와 같은, 그러나 이로 제한되지는 않는 '일방성 스캐터러'는, 본원에 정의에 의해, 제1 표면에 대향하는 제2 표면이 아니라 제1 표면을 향하여 및 이로부터 광을 산란시키도록 구성된다.
본원에서, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 넓게 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 복수의 회절 격자를 포함하는 혼합-주기 회절 격자일 수 있고, 복수의 회절 격자 각각은 상이한 주기적인 피처 배열을 갖는다. 또한, 회절 격자는 1차원(ID) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면 내 복수의 홈 또는 리지)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 회절 격자는 2차원(2D) 피처 어레이 또는 2차원으로 정의된 피처 어레이일 수 있다. 회절 격자는, 예를 들어, 재료 표면 상의 범프 또는 표면 내 홀의 2D 어레이일 수 있다. 일부 예에서, 회절 격자는 제1 방향 또는 차원에서 실질적으로 주기적일 수 있고 회절 격자에 걸쳐 또 다른 방향으로 또는 이를 따라 실질적으로 비주기적(예를 들어, 일정하거나, 랜덤하거나, 등등)일 수 있다.
이에 따라서, 그리고 본원에 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사한다면, 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링-아웃할 수 있는 점에서 '회절 결합'을 초래할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절(즉, 회절 각)에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서 '회절 재지향'이라 한다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조인 것으로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사한다면, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링-아웃할 수 있다.
또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'라 지칭되며, 재표 표면(즉, 2개의 재료 사이의 경계)에, 내, 위에 중 하나 이상일 수 있다. 표면은 예를 들면, 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면에, 내 및 위에 홈, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 실질적으로 평행한 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들면, 홈, 리지, 홀, 범프, 등)는 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.
본원에 설명된 다양한 예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 후술하는 바와 같이, 산란 요소의 회절 격자)는 광빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절적으로 산란시키거나 커플링-아웃하기 위해 채용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 혹은 이에 의해 제공되는 회절 각(θm)은 식(l)에 의해 주어질 수 있다.
Figure pct00002
(1)
λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 광 가이드의 굴절률, d는 회절 격자의 피처들 사이의 거리, θi는 회절 격자에 광의 입사각이다. 간략화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 밖의 재료의 굴절률이 1(즉, nout=1)인 것으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수 m은 정수로 주어진다(즉, m=±1, ±2,...). 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각(θm)은 식(1)에 의해 주어질 수 있다. 1차 회절 또는 보다 구체적으로 1차 회절 각(θm)은 회절 차수 m이 1(즉, m=1)일 때 제공된다.
도 2a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2a는 입사각(θi)로 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(50)을 도시한다. 입사 광빔(50)은 광 가이드(40) 내에서 안내된 광의 빔(즉, 안내된 광빔)일 수 있다. 또한, 도 2a에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성 및 커플링-아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각(θm)(또는 본원에서 '주 각도 방향')을 갖는다. 회절 각(θm)은 예를 들어 회절 격자(30)의 회절 차수 'm', 예를 들어 회절 차수 m=1(즉, 제1 회절 차수)에 대응할 수 있다.
본원에서 정의에 의해, '경사진' 회절 격자는 회절 격자의 표면의 표면 법선에 대해 경사 각을 갖는 회절 피처를 갖는 회절 격자이다. 다양한 실시예에 따라, 경사진 회절 격자는 입사광의 회절에 의해 일방성 산란을 제공할 수 있다.
도 2b는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 경사진 회절 격자(80)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 경사진 회절 격자(80)는 도 2a에 도시된 회절 격자(30)와 유사하게, 광 가이드(40)의 표면에 위치된 바이너리 회절 격자이다. 그러나, 도 2b에 도시된 경사진 회절 격자(80)는, 도시된 바와 같이, 격자 높이, 깊이 또는 두께(t)와 함께 표면 법선(점선으로 도시됨)에 대하여 경사각(γ)을 갖는 회절 피처(82)를 포함한다. 경사진 회절 격자(80)에 의한 입사 광빔(50)의 일방성 회절 산란을 나타내는 입사 광빔(50) 및 지향성 광빔(60)이 또한 도시되었다. 경사진 회절 격자(80)에 의한 2차 방향으로의 광의 회절 산란은, 다양한 실시예에 따라, 일방성 회절 산란에 의해 억제되는 것에 유의한다. 도 2b에서, '가위표' 점선 화살표(90)는 경사진 회절 격자(80)에 의해 2차 방향으로의 억제된 회절 산란을 나타낸다.
다양한 실시예에 따라, 회절 피처(82)의 경사각(γ)은 2차 방향으로의 회절 산란이 억제되는 정도를 포함하는 경사진 회절 격자(80)의 일방성 회절 특징을 제어하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사각(γ)은 약 20°내지 약 60°또는 약 30°내지 약 50°또는 약 40°내지 약 55°사이가 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사진 회절 격자(80)에 의해 제공된 일방성 방향과 비교할 때, 약 30°- 60°범위의 경사각(γ)은 2차 방향으로의 회절 산란의 약 40배(40x)보다 나은 억제를 제공할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 회절 피처(82)의 두께(t)는 약 100 나노미터(100nm) 내지 약 400 나노미터(400nm) 사이일 수 있다. 예를 들어, 두께(t)는 약 300nm 내지 약 500 나노미터(500nm) 범위의 격자 주기성(p)에 대해 약 150 나노미터(150nm) 내지 약 300 나노미터(300nm) 사이일 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따라, 회절 피처는 만곡될 수 있고 또한 광의 전파 방향에 대해 소정의 방위(예를 들어, 회전)을 가질 수 있다. 회절 피처의 곡선 및 회절 피처의 방위 중 하나 또는 둘 모두는 예를 들어 회절 격자에 의해 커플링-아웃된 광의 방향을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 커플링-아웃된 광의 주 각도 방향은 광이 입사광의 전파 방향에 대해 회절 격자에 입사되는 지점에서 회절 피처의 각도의 함수일 수 있다.
본원에 정의에 의해, '멀티빔 요소'는 복수의 광빔을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조 또는 요소이다. '회절' 멀티빔 요소는, 정의에 의해, 회절 커플링에 의해 또는 이를 사용하여 복수의 광빔을 생성하는 멀티빔 요소이다. 특히, 일부 실시예에서, 회절 멀티빔 요소는 광 가이드에서 안내된 광의 일부를 회절적으로 커플링 아웃함으로써 복수의 광빔을 제공하기 위해 백라이트의 광 가이드에 광학적으로 결합될 수 있다. 또한, 본원에서 정의에 의해, 회절 멀티빔 요소는 멀티빔 요소의 경계 또는 범위 내에 복수의 회절 격자를 포함한다. 멀티빔 요소에 의해 생성된 복수의 광빔(또는 '복수 광빔')의 광빔은, 본원에서 정의에 의해, 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수 광빔의 한 광빔은 복수 광빔의 또 다른 한 광빔과는 다른 소정의 주 각도 방향을 갖는다. 다양한 실시예에 따라, 회절 멀티빔 요소의 회절 격자에서 회절 피처의 간격 또는 격자 피치는 서브-파장(즉, 안내된 광의 파장 미만)일 수 있다.
여러 실시예에 따라, 복수 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수 광빔은 공간의 실질적으로 원뿔 영역으로 국한될 수 있거나 복수 광빔의 광빔들의 상이한 주 각도 방향을 포함하는 소정의 각도 스프레드를 가질 수 있다. 따라서, 조합하여 광빔(즉, 복수 광빔)의 소정의 각도 스프레드는 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수 광빔의 다양한 광빔의 상이한 주 각도 방향은 회절 멀티빔 요소 내의 회절 격자의 '격자 피치' 또는 회절 피처 간격 및 방위와 함께 회절 멀티빔 요소의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적, 등 중 하나 이상)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 특징에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 회절 멀티빔 요소는 '확장된 점 광원', 즉 본원의 정의에 의해, 회절 멀티빔 요소의 정도에 걸쳐 분포된 복수의 점 광원인 것으로서 간주될 수 있다. 또한, 회절 멀티빔 요소에 의해 생성된 광빔은, 본원에 정의에 의해, 또한 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다.
본원에서, '콜리메이터'는 광을 콜리메이트하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 콜리메이터는 콜리메이트 미러 또는 반사기, 콜리메이트 렌즈, 회절 격자, 테이퍼된 광 가이드, 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예에 따라, 콜리메이터에 의해 제공되는 콜리메이트 량은 실시예마다 소정의 정도 또는 양으로 다를 수 있다. 또한, 콜리메이터는 2개의 직교 방향(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다에서 콜리메이트를 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 콜리메이터는, 일부 실시예에 따라, 2개의 직교 방향 중 하나 또는 둘 모두에서 광 콜리메이트를 제공하는 형상을 포함할 수 있다.
본원에서, '콜리메이트 팩터'는 광이 콜리메이트되는 정도로서 정의된다. 특히, 콜리메이트 팩터는, 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔 내에서 광선의 각도 스프레드를 정의한다. 예를 들어, 콜리메이트 팩터(σ)는 콜리메이트된 광빔의 대부분의 광선이 특정한 각도 스프레드(예를 들어, 콜리메이트된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ) 내에 있음을 명시할 수 있다. 콜리메이트된 광빔의 광선은 각도 면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 각도 스프레드는, 일부 예에 따라, 콜리메이트된 광빔의 피크 세기의 1/2로 결정되는 각도일 수 있다.
본원에서, '광원'은 광 소스(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광학 이미터)로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화 또는 턴 온될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본원에서, 광원은 실질적으로 임의의 광원일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라즈마 기반의 광학 이미터, 형광 램프, 백열 램프, 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 색을 가질 수 있고(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있다) 혹은 일 범위의 파장(예를 들면, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광학 이미터가 적어도 하나의 다른 광학 이미터 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 색 또는 파장과는 다른 색 또는 등가적으로 파장을 갖는 광을 생성하는 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 색은 예를 들어 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)를 포함할 수 있다.
정의에 의해, '광각 방출광'은 멀티뷰 이미지 또는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 원뿔각보다 큰 원뿔각을 갖는 광으로서 정의된다. 특히, 일부 실시예에서, 광각 방출광은 약 20도(예를 들어, >±20°)보다 큰 원뿔각을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 광각 방출광 원뿔각은 약 30도(예를 들어, >±30°)보다 크거나 약 40도(예를 들어, >±40°)보다 크거나 약 50도(예를 들어, >±50°)보다 클 수 있다. 예를 들어, 광각 방출광의 원뿔각은 약 60도(예를 들어, >±60°)일 수 있다.
일부 실시예에서, 광각 방출광 원뿔각은 LCD 컴퓨터 모니터, LCD 태블릿, LCD 텔레비전, 또는 광각 보기를 위한(예를 들어, 약 ±40-65°) 유사한 디지털 디스플레이 디바이스의 뷰 각과 거의 동일하게 되도록 정의될 수 있다. 다른 실시예에서, 백라이트에 의해 제공되는 광각 방출광은, 예를 들어, 확산 광, 실질적으로 확산 광, 비지향성 광(즉, 임의의 특정한 또는 정의된 지향성이 결여된)으로, 또는 단일 또는 실질적으로 균일한 방향을 갖는 광으로서 특징화되거나 기술될 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 관사 'a'는 특허 분야에서 통상적 의미, 즉 '하나 이상'을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, '요소'는 하나 이상의 요소를 의미하며, 따라서 '요소'는 본원에서 '요소(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상부', '하부', '상측', '하측', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'이라는 언급은 본원에서 제한하려는 것이 아니다. 본원에서, 값에 적용될 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 달리 명시적으로 특정되지 않는한, 값을 생성하기 위해 사용된 장비의 허용오차 범위 내를 의미하거나, 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어 '실질적으로'는 대부분, 또는 거의 전부 또는 전부 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의 목적을 위해 제시된 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라면, 일방성 백라이트가 제공된다. 도 3은 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 일방성 백라이트는 일방성 방향을 갖는 지향성 광빔(102)으로서 방출광을 제공하도록 구성된다. 도 3에서, 지향성 광빔(102)의 일방성 방향은 일방성 백라이트(100)의 표면 위의 반-공간에 대응하는 방향이다.
도 3에 도시된 일방성 백라이트(100)는 광 가이드(110)를 포함한다. 일부 실시예에 따라, 광 가이드(110)는 플레이트 광 가이드일 수 있다. 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광(104)으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광학 도파로로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 차이는, 예를 들어, 광 가이드(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
특히, 광 가이드(110)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된 실질적으로 평탄한 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 도파로일 수 있다. 실질적으로 평탄한 유전체 재료 시트는 안내된 광(104)을 전반사를 사용하여 안내하도록 구성된다. 다양한 예에 따라, 광 가이드(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들면, 실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 폴리머(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리카보네이트, 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 임의의 다양한 유전체 재료를 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 상면 및 하면 중 하나 또는 둘 모두)의 적어도 일부분 상에 클래딩 층(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 클래딩 층은, 일부 예에 따라, 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따라, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 제1 표면(110')(예를 들어, '전방' 표면 또는 측)과 제2 표면(110")(예를 들어, '후방' 표면 또는 측) 사이에서 비제로 전파 각도로 전반사에 따라 안내 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(104)은 비제로 전파 각도로 광 가이드(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(110") 사이에서 반사 또는 '바운싱'에 의해 전파할 수 있다. 일부 실시예에서, 안내된 광(104)은 상이한 색의 광의 복수의 안내된 광빔을 포함할 수 있다. 안내된 복수 광빔의 광빔은 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도의 각각의 각도로 광 가이드(110)에 의해 안내될 수 있다. 비제로 전파 각도는 설명의 간략화를 위해 도시되지 않은 것에 유의한다. 그러나, 전파 방향(103)을 나타내는 굵은 화살표는 도 3에서 광 가이드 길이를 따른 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향을 도시한다.
본원에 정의된 바와 같이, '비제로 전파 각도'는 광 가이드(110)의 표면(예를 들면, 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 비제로 전파 각도는, 다양한 실시예에 따라, 0보다 크고 광 가이드(110) 내의 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광(104)의 비제로 전파 각도는 약 10도 내지 약 50도 또는 일부 예에서 약 20도 내지 약 40도, 또는 약 25도 내지 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 비제로 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예에서, 비제로 전파 각도는 약 20도 또는 약 25도 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 특정 비제로 전파 각도가 광 가이드(110) 내에 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정 비제로 전파 각도는 특정 구현을 위해(예를 들어, 임의로) 선택될 수 있다.
광 가이드(110) 내 안내된 광(104)은 비제로 전파 각도(예를 들어, 약 30°-35°)로 광 가이드(110) 내로 도입되거나 결합될 수 있다. 렌즈, 미러 또는 유사한 반사기(예를 들어, 틸트된 콜리메이트 반사기), 회절 격자, 및 프리즘(도시되지 않음) 중 하나 이상은, 예를 들어, 비제로 전파 각도로 안내된 광(104)으로서 광을 광 가이드(110)의 입력 단부에 결합시키는 것을 용이하게할 수 있다. 일단 광 가이드(110)에 결합되면, 안내된 광(104)은 광 가이드(110)를 따라 일반적으로 입력 단부로부터 멀어질 수 있는 방향으로(예를 들어, 도 3에서 x-축 따라 가리키는 굵은 화살표로 도시된) 전파한다.
또한, 다양한 실시예에 따라, 안내된 광(104)은 콜리메이트될 수 있다. 본원에서, '콜리메이트된 광' 또는 '콜리메이트된 광빔'은 일반적으로 광빔의 광선이 광빔 내 실질적으로 서로 평행한 광빔(예를 들어, 안내된 광(104))으로서 정의된다. 또한, 콜리메이트된 광빔으로부터 발산되거나 산란된 광선은, 본원에서 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시예에서, 일방성 백라이트(100)는, 예를 들어, 광원으로부터 광을 콜리메이트하도록 구성된, 렌즈, 반사기 또는 미러, 회절 격자, 또는 테이퍼된 광 가이드와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는, 콜리메이터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 콜리메이터를 포함한다. 광 가이드(110)에 제공되는 콜리메이트된 광은 콜리메이트된 안내된 광(104)이다. 안내된 광(104)은, 다양한 실시예에서, 콜리메이트 팩터(σ)에 따라 또는 이를 갖고 콜리메이트될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일방성 백라이트(100)는 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 회절 요소 어레이(120)를 더 포함한다. 특히, 어레이의 일방성 회절 요소(120)는 유한 공간에 의해 서로 분리될 수 있고 광 가이드 길이를 따라 개별적인 별개의 요소를 나타낼 수 있다. 즉, 본원에 정의에 의해, 일방성 회절 요소(120)는 유한한(즉, 비제로) 요소간 거리(예를 들어, 유한한 중심간 거리)에 따라 서로 이격된다. 또한, 일부 실시예에 따라, 복수의 일방성 회절 요소(120)는 일반적으로 서로 교차하거나, 겹치거나 또는 서로 접촉하지 않는다. 따라서, 일방성 회절 요소 어레이의 각각의 일방성 회절 요소(120)는 일방성 회절 요소(120)의 다른 것으로부터 일반적으로 구별되고 분리된다.
일부 실시예에 따라, 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소(120)는 1차원(ID) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 일방성 회절 요소(120)는 선형 ID 어레이로서 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 일방성 회절 요소(120)는 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 어레이(즉, ID 또는 2D 어레이)는 일부 실시예에서 규칙적인 또는 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 일방성 회절란 요소(120) 간의 요소간 거리(예를 들어, 중심간 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예에서, 일방성 회절 요소(120) 간의 요소간 거리는 어레이에 걸쳐 그리고 제1 광 가이드(110)의 길이를 따라서 중 하나 또는 둘 다로 다를 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 일방성 회절 요소(120) 어레이의 일방성 회절 요소(120)는 경사 회절 격자(122)를 포함한다. 모든 일방성 회절 요소(120)는, 일부 실시예에 따라(예를 들어, 도시된 바와 같이), 경사 회절 격자(122)이거나 이를 포함할 수 있다. 경사 회절 격자(122)를 포함하는 일방성 회절 요소(120)는 일방성 방향을 갖는 지향성 광빔(102)으로서 안내된 광(104)의 일부를 광 가이드(110)로부터 산란하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(104)의 일부는, 다양한 실시예에 따라, 회절 산란에 의해 복수의 일방성 회절 요소(120)에 의해 산란된다. 도 3은, 예를 들어, 제1 표면(110') 위의 반-공간에 대응하는 일방성 방향으로, 광 가이드(110)의 제1 표면(110')으로부터 지향성 광빔(102)이 방출되는 것을 도시한다.
일부 실시예에서, 일방성 회절 요소(120)의 경사 회절 격자(122)는 도 2b에 도시된 경사 회절 격자(80)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 경사각에 대응하는 경사 회절 격자(122)의 경사각은, 일부 실시예에서, 광 가이드(110)의 표면 법선에 대해 약 30도 내지 약 50도 사이일 수 있다. 또한, 경사 회절 격자(122)는 복수의 서브-격자를 포함할 수 있고, 각각의 서브-격자는, 일부 실시예에서(도시되지 않음). 경사 회절 격자이다.
일부 실시예에서, 일방성 회절 요소는 일방성 방향으로 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔(102)으로서 안내된 광(104)의 일부를 산란하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 지향성 복수 광빔의 상이한 주 각도 방향은 일방성 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향에 대응할 수 있다. 특히, 경사 회절 격자를 포함하는 일방성 회절 요소(120)는 멀티빔 요소일 수 있고, 따라서 일방성 멀티빔 요소라 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 일방성 회절 요소의 크기는 일방성 멀티뷰 디스플레이의 멀티빔 픽셀에서 픽셀의 크기(또는 동등하게 광 밸브의 크기)에 필적될 수 있다.
도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 단면도를 도시한다. 도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 평면도를 도시한다. 도 4c는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 사시도를 도시한다. 도 4c의 사시도는 단지 본원에서의 논의를 용이하게 하기 위해 부분 절개로 도시되어있다. 도 4a-도 4c에 도시된 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)는 서로로부터(예를 들어, 광 필드처럼) 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔(202)을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 지향성 복수 광빔의 지향성 광빔(202)은 3D 컨텐츠를 갖는 정보의 디스플레이를 용이하게 하기 위해, 예를 들어, 후술되는 광 밸브를 사용하여 변조될 수 있다.
도 4a-도 4c에 도시된 바와 같이, 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)는 광 가이드(210) 및 광 가이드(210)의 길이를 따라 서로 이격된 일방성 회절 요소(220) 어레이를 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 광 가이드(210)는 안내된 광(204)으로서 광 가이드 길이를 따라 광을 안내하도록 구성된다. 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소(220)(또는 등가의 일방성 멀티빔 요소)는, 다양한 실시예에 따라, 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 각각의 상이한 뷰 방향에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔(202)을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 일방성 회절 요소(220) 어레이는 일방성 백라이트(100)와 관련하여 위에서 설명된 일방성 회절 요소(120) 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소(220)는 전술한 경사 회절 격자(122)와 실질적으로 유사할 수 있는 경사 회절 격자(222)를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 광 가이드(210) 및 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 일방성 회절 요소(220) 어레이는, 조합되었을 때, 전술한 일방성 백라이트(100)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 4a 및 도 4c는 광 가이드(210)의 제1(또는 전방) 표면(210')으로부터 멀리 지향되는 것으로서 도시된 복수의 발산 화살표로서 지향성 광빔(202)을 도시한다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 일방성 회절 요소(220)의 크기는 정의되고 후술되고 추가로 설명되는 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀(206)에서의 픽셀의 크기에 필적될 수 있다. 여기서, '크기'는 길이, 폭, 또는 면적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방식 중 어느 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 픽셀의 크기는 이의 길이일 수 있고 일방성 회절 요소(220)의 필적되는 크기는 또한 일방성 회절 요소(220)의 길이일 수 있다. 또 다른 예에서, 크기는 일방성 회절 요소(220)의 면적이 픽셀의 면적에 필적될 수 있는 면적을 지칭할 수 있다.
일부 실시예에서, 일방성 회절 요소(220)의 크기는 일방성 회절 요소 크기가 픽셀 크기의 약 50%와 약 200% 사이에 있도록 픽셀 크기와 필적될 수 있다. 예를 들어, 일방성 회절 요소 크기가 's'로 표기되고 픽셀 크기가 'S'로 표기된다면(예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이), 일방성 회절 요소 크기(s)는 다음에 의해 주어질 수 있다.
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다른 예에서, 일방성 회절 요소 크기는, 픽셀 크기의 약 60% 이상이거나, 또는 픽셀 크기의 약 70% 이상이거나, 또는 픽셀 크기의 약 80% 이상이거나, 또는 픽셀 크기의 약 90% 이상이고, 픽셀 크기의 약 180%와 이하이거나, 픽셀 크기의 약 160% 이하이거나, 픽셀 크기의 약 140% 이하이거나, 픽셀 크기의 약 120% 이하인 범위 내이다. 예를 들어, '필적할 크기'에 의해, 일방성 회절 요소 크기는 픽셀 크기의 약 75% 내지 약 150% 사이일 수 있다. 또 다른 예에서, 일방성 회절 요소(220)는 일방성 회절 요소 크기가 픽셀 크기의 약 125% 내지 약 85% 사이인 픽셀과 크기에서 필적될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 일방성 회절 요소(220)와 픽셀의 필적할만한 크기는 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 뷰 사이의 어두운 존을 감소시키거나, 일부 실시예에선 최소화하게 선택될 수 있다. 또한, 일방성 회절 요소(220)와 픽셀의 필적할만한 크기는 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 뷰들(또는 뷰 픽셀) 간의 중첩을 감소시키거나, 또는 일부 실시예에서 최소화하게 선택될 수 있다.
도 4a-도 4c에 도시된 바와 같이, 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)는 광 밸브 어레이(230)를 더 포함한다. 광 밸브 어레이(230)는 복수 지향성 광빔의 지향성 광빔(202)을 변조하도록 구성된다. 도 4a-도 4c에 도시된 바와 같이, 상이한 주 각 방향을 갖는 지향성 광빔(202)의 서로 다른 것들은 광 밸브 어레이 내 광 밸브(230)의 상이한 것들을 통과하고 이들에 의해 변조될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 어레이의 광 밸브(230)는 멀티뷰 픽셀(206)의 픽셀에 대응하고, 광 밸브 세트(230)는 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀(206)에 대응한다. 특히, 광 밸브 어레이의 상이한 세트의 광 밸브(230)는 일방성 회절 요소(220)의 대응하는 상이한 요소로부터의 지향성 광빔(202)을 수신하고 변조하도록 구성되는데, 즉, 도시된 바와 같이, 각각의 일방성 회절 요소(220)에 대해 고유한 한 세트의 광 밸브(230)가 있다. 다양한 실시예에서, 다양한 유형의 광 밸브는 하나 이상의 액정 광 밸브, 전기영동 광 밸브 및 일렉트로웨팅에 기초하는 광 밸브를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(230)로서 채용될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 광 밸브 세트(230a)는 제1 일방성 회절 요소(220a)로부터 지향성 광빔(202)을 수신하고 변조하도록 구성된다. 또한, 제2 광 밸브 세트(230b)는 제2 일방성 회절 요소(220b)로부터 지향성 광빔(202)을 수신하고 변조하도록 구성된다. 따라서, 광 밸브 어레이의 각각의 광 밸브 세트(예를 들어, 제1 및 제2 광 밸브 세트(230a, 230b))는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 각각, 상이한 일방성 회절 요소(220)(예를 들면, 요소(220a, 220b))에 그리고 또한 상이한 멀티뷰 픽셀(206)에 대응하고, 광 밸브 세트의 개개의 광 밸브(230)는 각각의 멀티뷰 픽셀(206)의 픽셀에 대응한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 픽셀(206)의 픽셀의 크기는 광 밸브 어레이 내 광 밸브(230)의 크기에 대응할 수 있는 것에 유의한다. 다른 예에서, 픽셀 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브(230) 사이의 거리(예를 들어, 중심간 거리)로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(230)는 광 밸브 어레이에서 광 밸브(230) 사이의 중심간 거리보다 작을 수 있다. 픽셀 크기는, 예를 들어, 광 밸브(230)의 크기 또는 광 밸브(230) 사이의 중심간 거리에 대응하는 크기로서 정의될 수 있다.
일부 실시예에서, 일방성 회절 요소(220)와 대응하는 멀티뷰 픽셀(206)(즉, 픽셀 세트 및 대응하는 광 밸브 세트(230)) 간의 관계는 일대일 관계일 수 있다. 즉, 동일한 개수의 멀티뷰 픽셀(206) 및 일방성 회절 요소(220)가 있을 수 있다. 도 4b는 일대일 관계를 예로서 명백히 도시하는데, 여기서 상이한 광 밸브 세트(230)(및 대응하는 픽셀)를 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(206)은 점선으로 둘러싸인 것으로 도시되었다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 멀티뷰 픽셀(206)의 수 및 일방성 회절 요소(120)의 수는 서로 다를 수 있다.
일부 실시예에서, 한쌍의 복수의 일방성 회절 요소(220) 사이의 요소간 거리(예를 들어, 중심간 거리)는 예를 들어 광 밸브 세트로 표현되는 멀티뷰 픽셀(206)의 대응하는 쌍 간에 픽셀간 거리(예를 들어, 중심간 거리)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 일방성 회절 요소(220a)와 제2 일방성 회절 요소(220b) 사이의 중심간 거리(d)는 제1 광 밸브 세트(230a)와 제2 광 밸브 세트(230b) 사이의 중심간 거리(D)와 실질적으로 동일하다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 일방성 회절 요소(220) 쌍과 대응하는 광 밸브 세트의 상대적 중심간 거리는 다를 수 있는데, 예를 들어, 일방성 회절 요소(220)는 멀티뷰 픽셀(206)을 나타내는 광 밸브 세트 사이의 간격(즉, 중심간 거리(D))보다 크거나 작은 것 중 하나인 요소간 간격(즉, 중심간 거리(d))를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 일방성 회절 요소(120)의 형상은 멀티뷰 픽셀(206)의 형상, 또는 등가적으로, 멀티뷰 픽셀(206)에 대응하는 광 밸브(230)의 세트(또는 '서브-어레이')의 형상과 유사하다. 예를 들어, 일방성 회절 요소(220)는 정사각형 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀(206)(또는 대응하는 광 밸브 세트(230)의 배열)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 또 다른 예에서, 일방성 회절 요소(220)는 직사각형 형상을 가질 수 있는데, 즉, 폭 또는 횡방향 치수보다 큰 길이 또는 길이방향 치수를 가질 수 있다. 이 예에서, 일방성 회절 요소(220)에 대응하는 멀티뷰 픽셀(206)(또는 등가적으로 한 세트의 광 밸브(230)의 배열)은 유사한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 도 4b는 정사각형 형상의 일방성 회절 요소(220) 및 정사각형 광 밸브(230) 세트를 포함하는 대응하는 정사각형 형상의 멀티뷰 픽셀(206)의 평면도를 도시한다. 또 다른 예(도시되지 않음)에서, 일방성 회절 요소(220) 및 대응하는 멀티뷰 픽셀(206)은 삼각형 형상, 육각형 형상 및 원형 형상을 포함하거나, 또는 이들에 의해 적어도 근사화되는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 형상을 갖는다.
또한, (예를 들어,도 4a에 도시된 바와 같이), 일부 실시예에 따라, 각각의 일방성 회절 요소(220)는 지향성 광빔(202)을 하나의 및 단지 하나의 멀티뷰 픽셀(206)에 제공하도록 구성된다. 특히, 일방성 회절 요소(220)의 주어진 것에 대해, 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 상이한 뷰에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 지향성 광빔(202)은 단일 대응 멀티뷰 픽셀(206) 및 이의 픽셀, 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 일방성 회절 요소(220)에 대응하는 단일 세트의 광 밸브(230)로 실질적으로 국한된다. 이와 같이, 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 각각의 일방성 회절 요소(220)는 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 상이한 뷰들에 대응하는 상이한 주 각도 방향의 세트를 갖는 대응하는 세트의 지향성 광빔(202)을 제공한다(즉, 지향성 광빔 세트(202)는 서로 다른 뷰 방향 각각에 대응하는 방향을 갖는 광빔을 내포한다).
일부 실시예에 따라, 일방성 백라이트(100) 또는 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)에서 일방성 회절 요소 어레이의 경사진 회절 격자(122, 222)의 회절 피처는 서로 이격된 경사 홈 및 경사 리지 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 경사진 홈 또는 경사진 리지는 광 가이드(110)의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 광 가이드(110)의 표면 내 형성될 수 있다. 또 다른 예에서, 경사진 홈 또는 경사진 리지는 광 가이드 재료 이외의 재료, 예를 들어, 광 가이드(110)의 표면 상에 필름 또는 또 다른 재료의 층으로부터 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 경사진 회절 격자(122, 222)는 회절 피처 간격이 경사 회절 격자(122) 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하거나 또는 변하지 않는 균일한 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 경사 회절 격자(122)는 처프된 회절 격자이다. 정의에 의해, '처프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 피처(즉, 격자 피치)의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시예에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형적으로 변화하는 회절 피처 간격의 처프를 갖거나 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자는, 정의에 의해, '선형으로 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 처프된 회절 격자는 회절 피처 간격의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수 처프, 대수 처프, 또는 또 다른 실질적으로 비균일하거나 랜덤하지만 여전히 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는, 비-단조 처프가 채용될 수도 있다. 이들 유형의 처프 중 임의의 조합이 채용될 수 있다. 또한, 경사 회절 격자(122)의 경사 각도는 경사 회절 격자(122)의 길이, 폭 또는 정도에 걸쳐 다를 수 있다. 일부 실시예에서, 경사 회절 격자(122, 222)는 복수의 서브-격자를 포함할 수 있고, 각각의 서브-격자는 경사 회절 격자이다.
도 3을 다시 참조하면, 일방성 백라이트(100)는 광원(130)을 더 포함할 수 있다. 유사하게, 도 4a-도 4c에 도시된 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원(240)을 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 광원(130, 240)은 광 가이드(110, 210) 내에서 안내될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(130, 240)은 광 가이드(110, 210)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치될 수 있다.
다양한 실시예에서, 광원(130, 240)은 발광 다이오드(LED), 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이에 한정되지는 않는, 실질적으로 임의의 광원(예를 들면, 광학 이미터)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130, 240)은 특정 색으로 표시된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색의 광을 생성하도록 구성된 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 색은 특정 색 공간 또는 색 모델의 기본 색(예를 들어, 적색-녹색-청색(RGB) 색 모델)일 수 있다. 다른 예에서, 광원(130, 240)은 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(130, 240)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130, 240)은 상이한 색의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 이미터를 포함할 수 있다. 상이한 광학 이미터는 광의 상이한 색들 각각에 대응하는 안내된 광의 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도를 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 안내된 광(104, 204)의 전파 방향에 대한 격자 방위뿐만 아니라 회절 피처 간격 및 다른 회절 격자 특성들(예를 들어, 회절 주기)은 상이한 색의 광에 대응할 수 있다. 즉, 일방성 회절 요소(120)는, 예를 들어, 상이한 색의 안내된 광(104)에 맞춰질 수 있는 상이한 경사 회절 격자(122)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 일방성 회절 요소(220)는 안내된 광(204)의 상이한 색에 개별적으로 맞추어진 복수의 경사 격자를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(130, 240)은 콜리메이터를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터는 광원(130, 240)의 하나 이상의 광학 이미터로부터 실질적으로 비콜리메이트된 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 실질적으로 비콜리메이트된 광을 콜리메이트된 광으로 변환하도록 더욱 구성된다. 특히, 콜리메이터는, 일부 실시예에 따라, 비제로 전파 각도를 갖는 것과 소정의 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트된 것 중 하나 또는 둘 다의 콜리메이트된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 색의 광학 이미터가 채용될 때, 콜리메이터는 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도를 갖는 것과 상이한, 색에 특정한, 콜리메이트 팩터를 갖는 것 중 하나 또는 둘 다의 콜리메이트된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 전술한, 콜리메이트된 광빔을 광 가이드(110, 210)에 전달하여 안내된 광(104, 204)으로서 전파하도록 더욱 구성된다.
일부 실시예에서, 일방성 백라이트(100)는 안내된 광(104)의 전파 방향(103)에 직교하는(또는 실질적으로 직교하는) 광 가이드(110)를 통하는 방향으로 광에 대해 실질적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 광 가이드(110) 및 이격된 일방성 회절 요소(120)는, 일부 실시예에서, 광이 제1 표면(110')과 제2 표면(110") 모두를 통해 광 가이드(110)를 통과할 수 있도록 한다. 투명성은, 일부 실시예에서, 적어도 부분적으로, 일방성 회절 요소(120)의 상대적으로 작은 크기 및 일방성 회절 요소(120)의 상대적으로 큰 요소간 간격 둘 모두로 인해 용이해질 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 일방성 회절 요소(120)의 경사 회절 격자(122)는 광 안내 표면(110', 110")에 직교하여 전파하는 광에 대해 실질적으로 투명할 수 있다. 광 가이드(210)와 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 일방성 회절 요소(220)의 조합은, 예를 들어, 안내된 광(204)의 전파 방향에 직교하는(또는 실질적으로 직교하는) 방향으로 광에 대해 투명하도록 유사하게 구성될 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 이중-모드 디스플레이가 제공된다. 다양한 실시예에 따라, 이중-모드 디스플레이는 제1 모드 동안 멀티뷰 이미지를 제공하고 제2 모드 동안 단일 뷰(예를 들어, 2D 이미지)를 포함하는 디스플레이된 이미지를 제공하도록 구성된다. 도 5는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 이중-모드 디스플레이(300)의 블록도를 도시한다. 제1 모드(모드 1)에서 이중-모드 디스플레이(300)의 동작은 도 5의 좌측 절반에 도시되어 있고, 우측 절반은 제2 모드(모드 2)에서의 동작을 도시한다.
도 5에 도시된 이중-모드 디스플레이(300)는 제1 모드(모드 1) 동안 멀티뷰 이미지를 제공하도록 구성된 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)는 광 가이드(312) 및 일방성 회절 요소(314) 어레이를 포함한다. 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소(314)는 각각 하나 이상의 경사 회절 격자를 포함한다. 제1 모드 동안, 일방성 회절 요소(314) 어레이는 광 가이드(312)에서 안내된 광을 회절적으로 산란시킴으로써 멀티뷰 이미지의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)는 전술한 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 광 가이드(312)는 광 가이드(210)와 실질적으로 유사할 수 있고, 일방성 회절 요소 어레이는 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)와 관련하여 위에서 설명된 일방성 회절 요소(220) 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다.
또한, 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)는 멀티뷰 이미지로서 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔을 변조하도록 구성된 광 밸브(316) 어레이를 포함한다. 일부 실시예에 따라, 광 밸브 어레이(316)는 상술된 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)의 광 밸브 어레이(230)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)에 의해 방출된 변조된 지향성 광빔(302)은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하고 상이한 뷰의 픽셀(즉, 뷰 픽셀)에 대응할 수 있다. 변조된 광빔(302)은 도 5에서 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)로부터 나오는 지향 화살표로서 도시되었다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이중-모드 디스플레이(300)는 제2 모드(모드 2) 동안 광각(304)을 제공하도록 구성된 광각 백라이트(320)를 더 포함한다. 도 5에서, 광각 백라이트(320)는 광 가이드(312) 및 일방성 회절 요소(314) 어레이가 광각 백라이트(320)와 광 밸브 어레이(316) 사이에 위치되도록 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)의 표면(예를 들어, 후면)에 인접하여 도시되었다. 다양한 실시예에 따라, 광 밸브의 어레이(316)는 제2 모드 동안 광각 광(304)을 변조하여 단일 뷰를 갖는 디스플레이된 이미지를 제공하도록 구성된다. 특히, 광 밸브 어레이(316)는 광각 광(304)이 광 가이드(312) 및 일방성 회절 요소(314) 어레이를 통과한 후(예를 들어, 도 5의 우측 절반에 도시된 바와 같이) 광각 광(304)을 변조하도록 구성된다. 이와 같이, 광 가이드(312) 및 일방성 회절 요소(314) 어레이는, 다양한 실시예에 따라, 광각 광(304)에 투명하다. 또한, 일방성 멀티뷰 디스플레이(310)의 광 밸브 어레이의 광 밸브(316)는, 다양한 실시예에 따라, 제1 모드 동안 멀티뷰 이미지 및 제2 모드 동안 디스플레이된 이미지 둘 다를 갖게 하는 변조를 제공하도록 구성된다.
본원에 설명된 원리의 다른 실시예에 따라, 일방성 백라이트 동작 방법이 제공된다. 도 6은 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 일방성 백라이트 동작 방법(400)의 흐름도를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 일방성 백라이트 동작 방법(400)은 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내하는 단계(410)를 포함한다. 일부 실시예에서, 광은 비제로 전파 각도로 안내될 수 있다(410). 일부 실시예에서, 안내된 광은 콜리메이트될 수 있는데, 예를 들어, 소정의 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 광 가이드는 일방성 백라이트(100)와 관련하여 위에서 설명된 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 다양한 실시예에 따라, 광은 광 가이드 내의 전반사에 따라 안내될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일방성 백라이트 동작 방법(400)은 일방성 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 제공하기 위해 일방성 회절 요소 어레이를 사용하여 광 가이드로부터 안내된 광의 일부를 회절적으로 산란시키는 단계(420)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 복수의 일방성 회절 요소의 일방성 회절 요소는 경사 회절 격자를 포함한다. 일부 실시예에서, 일방성 회절 요소 어레이는 전술한 일방성 백라이트(100)의 일방성 회절 요소(120) 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 전술한 경사 회절 격자(122)와 실질적으로 유사할 수 있는 경사 회절 격자.
일부 실시예에서, 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소는 일방성 방향으로 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 제공한다. 또한, 일부 실시예에서, 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향에 대응할 수 있다. 또한, 일방성 회절 요소의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에서의 픽셀의 크기에 필적될 수 있다. 예를 들어, 일방성 회절 요소 크기는 픽셀 크기의 절반보다 크고 픽셀 크기의 2배보다 작을 수 있다. 또한, 어레이의 일방성 회절 요소는, 다양한 실시예에 따라, 복수의 경사 회절 격자를 포함할 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 일방성 회절 요소는 일방성 멀티빔 요소일 수 있다.
일부 실시예(미도시)에서, 일방성 백라이트 동작 방법(400)은 광원을 사용하여 광을 광 가이드에 제공하는 단계를 더 포함한다. 제공된 광 하나 또는 둘 모두는 광 가이드 내에서 비제로 전파 각도를 가질 수 있고, 광 가이드 내에서 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하기 위해 콜리메이트 팩터에 따라 광 가이드 내에서 콜리메이트될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 전술한 일방성 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 일방성 백라이트 동작 방법(400)은 일방성 방향으로 이미지를 디스플레이하기 위해 복수의 광 밸브를 사용하여 복수의 지향성 광빔을 변조하는 단계(430)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 광 밸브는 일방성 멀티뷰 디스플레이(200)와 관련하여 위에서 설명된 광 밸브 어레이(230)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 일부 실시예에 따라, 복수의 광 밸브의 광 밸브는 멀티뷰 픽셀의 픽셀에 대응할 수 있다. 즉, 광 밸브는, 예를 들어, 픽셀의 크기에 필적하는 크기 또는 멀티뷰 픽셀의 픽셀들 사이의 중심간 간격에 필적하는 크기를 가질 수 있다. 또한, 상이한 광 밸브 세트는, 전술한 바와 같이, 상이한 멀티빔 픽셀(206)에 제1 및 제2 광 밸브 세트(230a, 230b)의 대응과 유사한 방식으로 상이한 멀티빔 픽셀에 대응할 수 있다.
따라서, 경사 회절 격자를 채용하는 일방성 회절 요소를 채용하는 일방성 백라이트, 일방성 백라이트 동작 방법, 및 일방성 멀티뷰 디스플레이의 예 및 실시예가 설명되었다. 위에 설명된 예는 본원에 설명된 원리를 나타내는 많은 구체적 예 중 일부를 예시하는 것임을 이해해야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 수많은 다른 배열을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (20)

  1. 일방성 백라이트에 있어서,
    광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드; 및
    상기 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 회절 요소 어레이로서, 상기 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소는 상기 안내된 광의 일부를 일방성 방향을 갖는 지향성 광빔으로서 상기 광 가이드로부터 산란시키도록 구성된 경사 회절 격자를 포함하는 것인, 상기 일방성 회절 요소 어레이를 포함하는, 일방성 백라이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사 회절 격자의 경사각은 상기 광 가이드의 표면 법선에 대하여 30도 내지 60도인, 일방성 백라이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 경사 회절 격자는 복수의 서브 격자들을 포함하고, 각 서브 격자는 경사 회절 격자인, 일방성 백라이트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 일방성 회절 요소는 일방성 멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상기 일방성 방향으로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 상기 안내된 광의 상기 일부를 산란하도록 구성되고, 상기 일방성 회절 요소의 크기는 상기 일방성 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀 내 픽셀의 크기에 필적하는, 일방성 백라이트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 일방성 회절 요소의 상기 크기는 상기 픽셀 크기의 50% 내지 200% 인, 일방성 백라이트.
  6. 제4항에 있어서, 상기 일방성 회절 요소의 형상은 상기 멀티빔 픽셀의 형상과 유사한, 일방성 백라이트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 일방성 회절 요소는 상기 광 가이드의 제1 표면 및 제2 표면 중 하나에 위치되고, 상기 일방성 회절 요소는 상기 일방성 방향으로 상기 제1 표면을 통해 상기 안내된 광의 상기 일부를 산란시키도록 구성되는, 일방성 백라이트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 광을 상기 광 가이드에 제공하도록 구성되며, 상기 안내된 광은 소정의 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트되는, 일방성 백라이트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드와 상기 일방성 회절 요소 어레이와의 조합은 상기 안내된 광의 전파 방향에 직교하는 방향으로 광학적으로 투명하도록 구성되는, 일방성 백라이트.
  10. 제1항의 일방성 백라이트를 포함하는 디스플레이로서, 상기 디스플레이는 상기 일방성 회절 요소 어레이에 의해 산란된 복수의 지향성 광빔들을 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함하는, 디스플레이.
  11. 제10항에 있어서, 상기 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소들은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향들에 대응하는 상기 일방성 방향으로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 상기 안내된 광의 상기 부분을 산란시키도록 일방성 멀티빔 요소들로서 구성되고, 상기 디스플레이 이미지는 멀티뷰 이미지인, 디스플레이.
  12. 일방성 멀티뷰 디스플레이에 있어서,
    광 가이드의 길이를 따라 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드;
    상기 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 멀티빔 요소 어레이로서, 상기 멀티빔 요소 어레이의 일방성 멀티빔 요소는 멀티뷰 이미지의 각각의 뷰 방향들에 대응하는 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 상기 안내된 광의 일부를 일방성 방향으로 산란하도록 구성된 경사 회절 격자를 포함하는 것인, 상기 일방성 멀티빔 요소 어레이; 및
    상기 복수의 지향성 광빔들을 상기 멀티뷰 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 포함하는, 일방성 멀티뷰 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서, 상기 일방성 멀티빔 요소의 크기는 상기 광 밸브 어레이에 광 밸브의 크기의 절반보다 크고 상기 광 밸브 크기의 2배보다 작은, 일방성 멀티뷰 디스플레이.
  14. 제12항에 있어서, 상기 일방성 멀티빔 요소의 형상은 상기 멀티빔 디스플레이의 멀티뷰 픽셀을 나타내는 광 밸브 세트의 형상과 유사한, 일방성 멀티뷰 디스플레이.
  15. 제12항에 있어서, 상기 경사 회절 격자는 상기 광 가이드의 표면 법선에 대하여 30도 내지 60 도의 경사각을 갖는, 일방성 멀티뷰 디스플레이.
  16. 제12항에 있어서, 상기 광을 상기 광 가이드에 제공하도록 구성된 광원을 더 포함하고, 상기 안내된 광은 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트되어 상기 광 가이드 내의 상기 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하는, 일방성 멀티뷰 디스플레이.
  17. 제12항의 일방성 멀티뷰 디스플레이를 포함하는 이중-모드 디스플레이로서, 상기 이중-모드 디스플레이는 제2 모드 동안 광각 광을 제공하도록 구성된 광각 백라이트를 더 포함하고, 상기 광 가이드 및 일방성 멀티빔 요소 어레이는 상기 광각 백라이트와 상기 광 밸브 어레이 사이에 있으며, 상기 광 밸브 어레이는 제1 모드 동안 상기 멀티뷰 이미지로서 상기 복수의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성되고, 상기 광 밸브 어레이는 단일 뷰를 갖는 디스플레이된 이미지를 제공하기 위해 상기 제2 모드 동안 상기 광각 광을 변조하도록 구성된, 이중-모드 디스플레이.
  18. 일방성 백라이트 동작 방법에 있어서,
    광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 안내하는 단계; 및
    일방성 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 제공하기 위해 상기 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 회절 요소 어레이를 사용하여 상기 광 가이드로부터 상기 안내된 광의 일부를 회절적으로 산란시키는 단계를 포함하고,
    상기 일방성 회절 요소 어레이의 일방성 회절 요소는 경사 회절 격자를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 일방성 회절 요소 어레이의 상기 일방성 회절 요소는 상기 일방성 방향으로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 제공하고, 상기 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향들에 대응하고, 상기 일방성 회절 요소의 크기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 픽셀의 크기에 필적되는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 일방성 방향으로 이미지를 디스플레이하기 위해 복수의 광 밸브를 사용하여 상기 복수의 지향성 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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